CN216644605U - 一种热源塔双级压缩热泵机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热源塔双级压缩热泵机组，属于热泵技术领域，包括供制冷剂循环且顺序连接的蒸发器、压缩机组、冷凝器和节流元件，压缩机组包括串联设置的第一压缩机和第二压缩机。本实用新型制热时可以在零下20度工况下稳定运行，螺杆压缩机的出水温度最高可以到80度，离心压缩机和螺杆压缩机串联使用，满足大容量的使用需求；能效比高，比普通的一级压缩、在同样工况下节能20％以上，运行更稳定；结构紧凑成本低，比普通2台机组串联节省了2个换热器。制冷时可直接用离心机制冷，能效比高且操作方便。

Description

一种热源塔双级压缩热泵机组

技术领域

本实用新型属于热泵技术领域，具体涉及一种热源塔双级压缩热泵机组。

背景技术

热泵是一种充分利用低品位热能的高效节能装置。热量可以自发地从高温物体传递到低温物体中去，但不能自发地沿相反方向进行。热泵的工作原理就是以逆循环方式迫使热量从低温物体流向高温物体的机械装置，它仅消耗少量的逆循环净功，就可以得到较大的供热量，可以有效地把难以应用的低品位热能利用起来达到节能目的。

热源塔型水源热泵机组，是以空气为热源，通过热源塔的热交换和热泵机组作用，实现制冷、蓄冰、供暖以及提供卫生热水等多种功能的产品。冬天它利用冰点低于零度的载体介质，高效提取低温环境下相对湿度较高的空气中的低品位热能，实现低温热能向高温热能的传递，达到制热目的；夏天由于热源塔的特殊设计，起到高效冷却塔的作用，将热量排到大气中实现制冷。适用于长江中下游地区冬季空调室外计算空气球湿球温度不低于-15℃，计算相对湿度不低于40％的气候条件。

热泵机组中螺杆压缩机在中型制冷热泵空调系统使用广泛但还存在着造价高、容量较小等缺点；离心压缩机还存在着稳定工况区较窄，冷凝温度较低的问题。直接使用螺杆压缩机的热泵机组制冷的能效比不高，特别是在北方等较寒冷区域，在低环境温度下，单独使用螺杆热泵所提供的出水温度不能满足要求。

实用新型内容

技术问题：针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种容量和能效都能满足使用需求的热源塔双级压缩热泵机组。

技术方案：为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种热源塔双级压缩热泵机组，包括供制冷剂循环且顺序连接的蒸发器、压缩机组、冷凝器和节流元件，所述压缩机组包括串联设置的第一压缩机和第二压缩机。

优选的，所述第二压缩机数量在一个以上，多个所述第二压缩机并联后再与所述第一压缩机串联。

优选的，所述冷凝器上设有冷却水进口和冷却水出口，所述蒸发器上设有空调水进口和空调水出口。

优选的，所述压缩机组通过油分离器与冷凝器连接，所述油分离器通过回油管与油冷却器连接，所述油冷却器通过供油管与压缩机组连接。

优选的，还包括引射泵，所述引射泵的吸口端与油分离器和蒸发器连接，所述引射泵的出口端与压缩机组连接。

优选的，所述冷凝器通过干燥过滤器和经济器与节流元件连接，所述经济器的液体入口端通过喷液管与所述第二压缩机连接，所述经济器的气体出口端通过补气管与所述第二压缩机连接。

优选的，所述第一压缩机和第二压缩机之间设有第一切换阀，所述第二压缩机并联有旁通管，所述旁通管上设有第二切换阀。

优选的，所述第一压缩机为离心压缩机，所述第二压缩机为螺杆压缩机。

有益效果：与传统技术相比，本实用新型具有以下优点：1、制热时第一压缩机为离心压缩机可以在零下20度工况下稳定运行，为第二压缩机-螺杆压缩机蒸发器提供稳定热源，螺杆压缩机的出水温度最高可以到80度，适用于我国北方等寒冷地区冬季使用；2、离心压缩机和螺杆压缩机串联使用，满足大容量的使用需求，最大制热量能做到10000KW以上；3、能效比高，比普通的一级压缩、在同样工况下节能20％以上，运行更稳定；4、结构紧凑成本低，比普通2台机组串联节省了2个换热器。5、制冷时可直接用离心机制冷，能效比高且操作方便。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型制冷工作状态结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1所示，一种热源塔双级压缩热泵机组，包括供制冷剂循环且顺序连接的蒸发器1、压缩机组2、冷凝器3和节流元件4，制冷剂在整个系统能够循环变化，并在循环过程中发生相变时(蒸发或冷凝)吸收或释放热量来达到热量传递的目的。

压缩机组2包括一个第一压缩机21和两个第二压缩机22(数量可多个设置)，两个第二压缩机22并联后再与第一压缩机21串联(第一压缩机21的容量和第二压缩机22的数量可根据制冷量的需求合理匹配，组合成最佳经济效率结构)，第一压缩机21采用离心压缩机，第二压缩机22采用螺杆压缩机，螺杆压缩机压缩机具有可靠性高，动力平衡好等优点，但螺杆压缩机制冷量较低且造价高，通常为了增加整个机组的容量需要多台螺杆压缩机并联使用，使用不经济，因此在压缩机组中使用离心压缩机，离心压缩机具有制冷能力大，结构紧凑，能效比高，占地面积小的优势，且离心压缩机没有磨损部件，运行平稳，振动小，噪声小，能够经济的进行无级调节，弥补了螺杆压缩机制冷量低的缺点。同时经过第一压缩机21和两个第二压缩机22两级压缩后的制冷剂温度更高，有利于提高在冷凝器3上的热交换效率。

冷凝器3上设有冷却水进口31和冷却水出口32，从冷却水进口31进入的冷却水在冷凝器3内与高温高压的制冷剂发生热交换，从而水体温度上升，再从冷却水出口32排出，出水温度能够达到80℃左右(离心和螺杆压缩机两级压缩后的出水温度在相同工况下比一般螺杆压缩机提升了20℃以上)，接入外部需要热水场所或空调末端中。

蒸发器1上设有空调水进口11和空调水出口12，空调水从空调水进口11进入蒸发器1，蒸发器1内的制冷剂在蒸发时吸收空调水的热量实现制冷，被冷却的空调水从空调水出口12排出，出水温度能够达到5～7℃左右，接入外部需要低温水的装置或者空调末端中。

节流元件4可以采用现有的热力膨胀阀、电子膨胀阀、孔板等。

压缩机组2通过油分离器5与冷凝器3连接，油分离器5可采用现有的油分离装置利用油和制冷剂密度不同将制冷剂中的润滑油分离出来，以保证机组安全高效地运行，油分离器5通过回油管51与油冷却器6连接，油冷却器6通过供油管61与压缩机组2连接，(油分离器出来的润滑油因为吸收摩擦热及气体的热量而使温度升高。润滑油正常使用温度是30～60℃，油温过高粘度降低，会使密封作用减弱，内泄漏增加，降低压缩机的效率，所以润滑油必须经过冷却才能循环使用，油冷却器就是起冷却油的作用。)经过油冷却器6冷却后的润滑油回到第一压缩机21和两个第二压缩机22中进行润滑，保障压缩机的正常运行，油冷的作用根据油温高低进行冷却调节。

机组中还设有引射泵9，引射泵9的吸口端与蒸发器1连接，引射泵9的出口端与压缩机组2连接，油分离器5出口通过管路与引射泵9为其提供引射动力，蒸发器1的润滑油通过引射泵9引射作用进入第一压缩机21吸气口。

冷凝器3通过干燥过滤器7和经济器8与节流元件4连接，制冷剂和冷冻油中含有少量水分、换热器等连接管路中少量污垢等杂质，干燥过滤器7能够起到干燥和过滤的作用。

经济器8可采用现有经济器装置，支管路中制冷剂通过节流管或节流阀，以热量膨胀的方式，去降低主管路中制冷剂的温度，令其过冷，被过冷的制冷剂直接进蒸发器1制冷。而支管路中制冷剂被气化的制冷剂从经济器8的气体出口端通过补气管82与第二压缩机22连通，重新进入压缩机继续压缩，进入循环，能改善螺杆压缩制冷循环的效率，提高制冷量，降低压缩机排气温度，可使螺杆压缩机应用范围更广，更经济。

经济器8的液体入口端通过喷液管81与第二压缩机22连接，解决了高温螺杆压缩机在某些工况下过热度或压缩比过大引起排气温度过高的问题，喷液管81连接在经济器8进液管路上，与经济器8共用一个干燥过滤器，节省成本；在喷液管81上还可设置喷液膨胀阀，根据第二压缩机22的温度来开关。

第一压缩机21和第二压缩机22之间设有第一切换阀24，第二压缩机22并联有旁通管23，旁通管23上设有第二切换阀25，当只需要第一压缩机21工作时，打开第二切换阀25，关闭第一切换阀24，可通过旁通管23短路两个第二压缩机22。

制冷过程简介：(单级压缩)

制冷剂状态：气化状态的制冷剂从蒸发器1出气口进入第一压缩机21的吸气口，经过压缩从其排气口通过旁通管23(第二切换阀25开，第一切换阀24关)进入油分离器5，经过油分分离作用后制冷剂从油分离器5出口进入冷凝器3，经过冷凝器冷凝后液态制冷剂从冷凝器3出口进入干燥过滤器7，经过干燥过滤器7干燥、过滤作用后流入经济器8，经过经济器8的过冷后制冷剂进入节流元器件4，经过节流的制冷剂回到蒸发器1再循环。

外部水路状态(如图2所示)：从冷凝器3出来的冷却水连接热源塔，通过热源塔的冷却功能(把冷凝热散到空气中)，冷却水温度降低后通过水泵从冷却水进口31进入冷凝器3，形成冷却水管路循环；从蒸发器1出来的冷水进入室内末端，通过末端的换热(把冷量散到室内)，冷水温度提高后通过水泵从空调水进口11进入蒸发器1，形成冷冻水管路循环；

制热过程简介：(双级压缩)

制冷剂状态：气化状态的制冷剂从蒸发器1出气口进入第一压缩机21的吸气口，经过压缩从其排气口进入(第一切换阀24开，第二切换阀25关)两个第二压缩机22(高压级螺杆压缩机)，进过再次压缩后排出，进入油分离器5，经过油分分离作用后制冷剂从油分离器5出口进入冷凝器3，经过冷凝器冷凝后液态制冷剂从冷凝器3出口进入干燥过滤器7，经过干燥过滤器7干燥、过滤作用后流入经济器8，经过经济器8的过冷后制冷剂进入节流元器件4，经过节流的制冷剂回到蒸发器1再循环。

外部水路状态：通过外部水管路阀门的切换，从蒸发器1出来的冷冻水(盐水)连接热源塔，通过热源塔的吸热功能(把空气中的热量吸收到盐水中)，冷冻水温度升高后通过水泵进入蒸发器1，形成冷冻水(盐水)管路循环；从冷凝器3出来的冷却水(热水)进入室内末端，通过末端的换热(把热量散到室内)，冷却水温度降低后通过水泵进入冷凝器3，形成冷却水管路循环；

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种热源塔双级压缩热泵机组，其特征在于，包括供制冷剂循环且顺序连接的蒸发器(1)、压缩机组(2)、冷凝器(3)和节流元件(4)，所述压缩机组(2)包括串联设置的第一压缩机(21)和第二压缩机(22)，所述第一压缩机(21)和第二压缩机(22)之间设有第一切换阀(24)，所述第二压缩机(22)并联有旁通管(23)，所述旁通管(23)上设有第二切换阀(25)，所述第一压缩机(21)为离心压缩机，所述第二压缩机(22)为螺杆压缩机。

2.根据权利要求1所述的热源塔双级压缩热泵机组，其特征在于，所述第二压缩机(22)数量为一个或一个以上，多个所述第二压缩机(22)并联后再与所述第一压缩机(21)串联。

3.根据权利要求1所述的热源塔双级压缩热泵机组，其特征在于，所述冷凝器(3)上设有冷却水进口(31)和冷却水出口(32)，所述蒸发器(1)上设有空调水进口(11)和空调水出口(12)。

4.根据权利要求1所述的热源塔双级压缩热泵机组，其特征在于，所述压缩机组(2)通过油分离器(5)与冷凝器(3)连接，所述油分离器(5)通过回油管(51)与油冷却器(6)连接，所述油冷却器(6)通过供油管(61)与压缩机组(2)连接。

5.根据权利要求4所述的热源塔双级压缩热泵机组，其特征在于，还包括引射泵(9)，所述引射泵(9)的吸口端与油分离器(5)和蒸发器(1)连接，所述引射泵(9)的出口端与压缩机组(2)连接。

6.根据权利要求1所述的热源塔双级压缩热泵机组，其特征在于，所述冷凝器(3)通过干燥过滤器(7)和经济器(8)与节流元件(4)连接，所述经济器(8)的液体入口端通过喷液管(81)与所述第二压缩机(22)连接，所述经济器(8)的气体出口端通过补气管(82)与所述第二压缩机(22)连接。

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